Elektrische Dissoziation: die theoretischen Grundlagen der Elektrochemie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Elektrische Dissoziation spielt eine große Rolle in unserem Leben, obwohl wir normalerweise nicht darüber nachdenken. Mit diesem Phänomen ist die elektrische Leitfähigkeit von Salzen, Säuren und Basen in einem flüssigen Medium verbunden. Von den ersten Herzschlägen, die durch „lebendige“Elektrizität im menschlichen Körper verursacht werden, die zu 80 Prozent flüssig ist, bis hin zu Autos, Mobiltelefonen und Playern, deren Batterien im Wesentlichen elektrochemische Batterien sind, ist die elektrische Dissoziation überall in unserer Nähe unsichtbar präsent.

In riesigen Fässern, die giftige Dämpfe aus dem bei hohen Temperaturen geschmolzenen Bauxit abgeben, wird das "geflügelte" Metall - Aluminium - durch Elektrolyse gewonnen. Alles um uns herum, vom verchromten Kühlergrill bis zum versilberten Ohrring, einmaloder mit Lösungen oder geschmolzenen Salzen konfrontiert, und daher mit diesem Phänomen. Nicht umsonst wird die elektrische Dissoziation von einem ganzen Wissenschaftszweig untersucht - der Elektrochemie.

Beim Auflösen gehen die Moleküle der Lösungsmittelflüssigkeit mit den Molekülen der gelösten Substanz eine chemische Bindung ein und bilden Solvate. In einer wässrigen Lösung sind Salze, Säuren und Basen am anfälligsten für eine Dissoziation. Als Ergebnis dieses Prozesses können die gelösten Moleküle in Ionen zerfallen. Beispielsweise gehen unter dem Einfluss eines wässrigen Lösungsmittels die Ionen Na⁺ und CI^{- im NaCl-Ionenkristall in das Lösungsmittelmedium in a über neue Qualität von solvatisierten (hydratisierten) Partikeln.}

Dieses Phänomen, bei dem es sich im Wesentlichen um den Prozess der vollständigen oder teilweisen Zersetzung einer gelösten Substanz in Ionen infolge der Einwirkung eines Lösungsmittels handelt, wird als "elektrische Dissoziation" bezeichnet. Dieser Prozess ist für die Elektrochemie von großer Bedeutung. Von großer Bedeutung ist die Tatsache, dass die Dissoziation komplexer Mehrkomponentensysteme durch einen schrittweisen Fluss gekennzeichnet ist. Bei diesem Phänomen steigt auch die Anzahl der Ionen in Lösung stark an, was elektrolytische Substanzen von nicht-elektrolytischen unterscheidet.

Bei der Elektrolyse haben Ionen eine klare Bewegungsrichtung: Positiv geladene Teilchen (Kationen) - zu einer negativ geladenen Elektrode, die Kathode genannt wird, und positive Ionen (Anionen) - zur Anode, an Elektrode mit entgegengesetzter Ladung, wo sie entladen werden. Kationen werden reduziert und Anionen oxidiert. Daher ist Dissoziation ein umkehrbarer Prozess.

Eine der grundlegenden Eigenschaften dieses elektrochemischen Prozesses ist der Grad der elektrolytischen Dissoziation, der als Verhältnis der Anzahl der hydratisierten Teilchen zur Gesamtzahl der Moleküle der gelösten Substanz ausgedrückt wird. Je höher dieser Indikator ist, desto stärker ist der Elektrolyt dieser Substanz. Auf dieser Grundlage werden alle Substanzen in schwache, mittelstarke und starke Elektrolyte eingeteilt.

Der Dissoziationsgrad hängt von folgenden Faktoren ab: a) der Art des gelösten Stoffes; b) Art des Lösungsmittels, seine Dielektrizitätskonstante und Polarität; c) Konzentration der Lösung (je niedriger dieser Indikator, desto größer der Dissoziationsgrad); d) die Temperatur des Auflösungsmediums. Beispielsweise kann die Dissoziation von Essigsäure durch die folgende Formel ausgedrückt werden:

CH₃COOH H⁺ + CH₃COO^-

Starke Elektrolyte dissoziieren fast irreversibel, da ihre wässrige Lösung nicht die ursprünglichen Moleküle und nicht hydratisierten Ionen enthält. Es sollte auch hinzugefügt werden, dass alle Substanzen, die einen ionischen und kovalenten polaren Typ von chemischen Bindungen haben, dem Dissoziationsprozess unterliegen. Die Theorie der elektrolytischen Dissoziation wurde 1887 von dem herausragenden schwedischen Physiker und Chemiker Svante Arrhenius formuliert.